微型固体波动陀螺技术发展研究

蒋军彪，刘 奎，谭鹏立

(西安现代控制技术研究所，西安 710065)

0 引言

固体波动陀螺(也称为谐振陀螺)利用谐振子边缘的径向振动驻波的进动效应来感测载体的运动，是一种基于哥式振动原理的固体振动陀螺。其敏感结构有半球谐振子和桶形谐振子两类，特点是结构简单、无高速转子和活动支承、可靠性高、寿命长、抗辐射，适用于大动态、超高精度的不依赖于卫星的导航系统。

在半球谐振陀螺(HRG)研究领域,美国、法国与俄罗斯处于领先地位。传统HRG常采用高品质的熔融石英玻璃材料经超精密机械加工而成，其零偏稳定性已达到0.000 1°/h[1]，但传统HRG加工周期长、成本高，仅仅在空间飞行器、通信卫星、石油勘探及武器装备等对可靠性、抗电磁辐射要求较高，对预算不是非常敏感的领域得到了部分应用。国内HRG研制起步较晚，其中哈尔滨工业大学等在半球谐振陀螺的误差机理等方面作了有益研究[2-3]，国防科技大学、航天13所、电子26所、兵器214所等在石英谐振子精密加工和组装等制备工艺方面也取得了一定的进展[4-7]。

微型半球谐振陀螺(mHRG)传承了传统HRG高精度基因，并融合了MEMS相关工艺，已经成为当前微型高精度陀螺研究的热点。

1 固体波动陀螺的技术方案

固体波动陀螺主要由谐振子、激励与读取基座、控制电路及软件算法组成。谐振子为旋转对称的敏感结构，其形状为带有中心杆的Ψ型半球或桶形薄壁壳体，通过铟焊等工艺将中心杆下端固定在激励与读取基底上，激励罩与读取基座的表面有多个离散电极，与金属化后的谐振子间形成多个小电容。……